Motor DC

Motor arus searah (motor dc) adalah salah satu jenis motor yang telah ada selama lebih dari seabad. Keberadaan motor dc telah membawa perubahan besar sejak dikenalkan motor induksi yang nama lain dari motor listrik arus bolak balik (ac) karena motor dc mempunyai keunggulan dalam kemudahan untuk mengatur dan mengontrol kecepatan dibandingkan motor ac (motor bolak-balik yang bekerja memerlukan suplay tegangan bolak balik ). Motor dc dapat berfungsi sebagai motor apabila didalam motor listrik tersebut terjadi proses konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik. Motor dc itu sendiri memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Pada motor dc kumparan medan disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Nilai arus pada lilitan akan menentukan nilai torsi dan kecepatan putaran motor.

Bagian – bagian motor dc secara umum, yaitu :

1.    Badan Mesin
Badan mesin ini berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan ferromagnetik. Fungsi lainnnya adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan mengelilingi bagian-bagian dari mesin, sehingga harus terbuat dari bahan yang benar-benar kuat, seperti dari besi tuang dan plat campuran baja.

2.    Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet
Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet ini berfungsi untuk mengalirkan arus listrik agar dapat terjadi proses elektromagnetik. Adapun aliran fluks magnet dari kutub utara melalui celah udara yang melewati badan mesin.

3.    Sikat-sikat
Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dengan bebas, dan juga memegang peranan penting untuk terjadinya proses komutasi.

4.    Komutator
Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai bersama-sama dengan sikat. Sikat-sikat ditempatkan sedemikian rupa sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda.

5.    Jangkar
Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetik dengan maksud agar kumparan jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar ggl induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar.

6.    Belitan jangkar
Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus searah, berfungsi untuk tempat timbulnya tenaga putar motor.


2.2.1    Jenis-jenis Motor DC
Secara umum motor dc dibagi atas 2 (dua) macam, yaitu ;
1.    Motor DC dengan sikat yang berfungsi sebagai pengubah arus pada kumparan sedemikian rupa sehingga arah putaran motor akan selalu sama.
2.    Motor DC tanpa sikat menggunakan semi konduktor untuk merubah maupun membalik putarannya untuk menggerakkan motor, tingkat kebisingan motor jenis ini rendah karena putarannya halus.

Hal-hal dasar yang dapat menurunkan efisiensi kerja motor dc:
1.    Kelebihan supplay tegangan kerja dari batas maksimum motor dc
2.    Pemanasan terhadap mesin sehingga akan menaikkan temperatur motor
3.    Pembebanan diluar maksimum motor
4.    Menurunkan efisiensi dari motor itu sendiri, biasanya karena proses penggulungan ulang motor.

Sifat umum dari motor dc
Apabila motor beroperasi secara terus menerus maka temperatur dari motor juga akan terus meningkat. Apabila motor telah mencapai temperatur yang tinggi dan motor terus digunakan maka akan membuat kinerja kecepatan motor akan menurun dan tidak efektif lagi serta dapat menimbulkan kerusakan.

Apabila temperatur kawat lilitan/kumparan pada motor semakin panas maka akan menaikkan resistansi pada kawat tersebut, yang berarti naiknya resistansi pada kawat meyebabkan penurunan arus pada motor. Penurunan arus inilah yang akan menyebabkan adanya daya terdisipasi (energi yang hilang) menjadi panas. Karena terjadinya kehilangan energi itulah yang menyebabkan pemanasan terhadap motor sehingga akan menaikkan temperatur motor yang menurunkan efisiensi dari kerja motor itu sendiri.
 

Pengaruh panas pada motor dc
Panas yang berlebihan akan menyebabkan penurunan kondisi atau kerusakan pada motor , sehingga mengurangi umur pakai. Secara umum dikatakan bahwa setiap penambahan temperatur 10 oC pada motor dengan waktu lama atau terus menerus, mengakibatkan umur motor berkurang setengahnya.

2.2.2 Prinsip kerja Motor DC
Daerah kumparan medan yang yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi dan daerah tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Dengan mengacu pada hukum kekekalan energi :
Proses energi listrik = energi mekanik + energi panas + energi didalam medan magnet. Maka dalam medan magnet akan dihasilkan kumparan medan dengan kerapatan fluks sebesar B dengan arus adalah I serta panjang konduktor sama dengan L maka diperoleh gaya sebesar F, dengan persamaan sebagai berikut :

Arah dari gaya ini ditentukan oleh aturan kaidah tangan kiri, adapun kaidah tangan kiri tersebut adalah sebagai berikut :

Ibu jari sebagai arah gaya ( F ), telunjuk jari sebagai fluks ( B ), dan jari tengah sebagai arus ( I ). Saat gaya ( F ) tersebut dibandingkan, konduktor akan bergerak didalam kumparan medan magnet dan menimbulkan gaya gerak listrik yangmerupakan reaksi lawan terhadap tegangan sumber. Agar proses perubahan energi mekanik tersebut dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar dari pada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.

2.2.3    Driver motor
Driver motor merupakan bagian yang berfungsi untuk menggerakkan Motor DC dimana perubahan arah motor DC tersebut bergantung dari nilai tegangan yang diinputkan pada input dari driver itu sendiri. Atau bisa didefinisikan sebagai piranti yang bertugas untuk menjalankan motor baik mengatur arah putaran motor maupun kecepatan putar motor.